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随着无线通信的发展,人们对无线通信系统中的射频元器件提出了更高的要求,其中滤波器作为一种重要的射频元器件,其性能的优劣直接影响到整个通信系统性能指标。因此,对射频滤波器的理论、设计方法以及各种结构形式的研究,一直是国内外学者的热门研究课题。自从2002年2月,美国联邦通信委员会(FCC)批准了超宽带(Ultra-Wideband: UWB)技术用于民用以后,超宽带滤波器越来越受到重视。按FCC的规定,从3.1GH-10.6GHz之间的7.5GHz的带宽频率为UWB设备所使用的频率范围,在如此宽的频带内,如何抑制各种干扰就成为超宽带滤波器设计所必须考虑的问题,由此提出了具有陷波特性的超宽带滤波器以抑制其它干扰信号。传统的技术通常局限于设计单个陷波阻带,阻带的品质因素也偏低,不能完全符合无线通信的应用要求。
基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)是一种可以集成于介质基片中的具有低插损、低辐射、高功率容量等特性的新型导波结构,它的传播特性与普通矩形金属波导类似,由其构成的射频元器件具有高Q值、高功率容量、易与其它平面电路和芯片集成等优点,同时由于整个结构完全为介质基片上的金属化通孔阵列所构成,所以这种结构可以利用普通PCB工艺、LTCC工艺、甚至薄膜电路工艺精确加工实现。随着现代射频电路系统的高速发展,基于基片集成波导的系统以其小型化、低成本、高性能、易于集成等优势成为研究热点。
本文主要研究应用于超宽带无线通信中的具有多频陷波特性的超宽带滤波器,分析了其实现方法,提出了两种不同的多频陷波超宽带滤波器结构,并进行了实验验证。
论文主要包括以下内容:
第一章首先介绍了超宽带通信的标准,介绍了滤波器的基本技术参数以及应用于超宽带系统的超宽带滤波器和具有多频陷波特性的超宽带滤波器的研究现状。
第二章介绍了基片集成波导和共面波导的基本特性,并在此基础上深入研究了基片集成波导一共面波导超宽带滤波器的实现方法。
第三章讨论了基于开口谐振环的多频陷波超宽带滤波器的设计方法,利用开口谐振环的负磁导率特性,并将之耦合至超宽带滤波器的馈线端,实现了具有多频陷波特性的超宽带滤波器,给出了仿真和实测结果。
第四章研究了基于阶梯阻抗谐振器的多频陷波超宽带滤波器的基本特性,利用阶梯阻抗谐振器的关键参数一阻抗比来调节阻带位置,实现了具有双频陷波特性的超宽带滤波器,并进行了实验验证。